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目的：利用计算机三维有限元(Three-dimensional Finite ElementTFE)技术模拟枢椎体横行骨折合并Hangman骨折模型并分析其相关生物力学稳定性,在此基础上评价三种不同C2-3前路内固定设计方式治疗枢椎横行骨折合并Hangman骨折的相关生物力学稳定性,以期为临床手术设计提供理论参考。方法：(1)对一名健康成年男性志愿者,采用16排螺旋CT机进行0.5mm薄层扫描,获得枕骨底C0到C3区域体层图像数据并以Dicom格式保存,将数据导入Mimics10.01软件,进行上颈椎三维几何模型重建,利用ICEM软件对C0～C3三维重建模型进行六面体网格划分,关节软骨面间隙为0.5mm,终板厚0.2mm,关节软骨面定义为滑动接触,摩擦系数设为0.1。再运用Hypermesh V10.0调整网格质量,加载韧带,初步建立上颈椎(C0～C3)三维六面体单元有限元模型；(2)随后对模型进行材料赋值、边界约束,模拟模型产生前屈、后伸、旋转、侧屈运动,将数据导入有限元软件ABAQUS6.11进行各椎体三维运动的计算分析。最后将模型的三维活动度(ROM)及各工况下的应力云图与体外实验及其它模型文献数据进行有效性对比验证；(3)基于已验证的C0～C3节段六面体有限元模型,分别建立单纯Hangman骨折、单纯枢椎体横行骨折、枢椎体横行骨折合并Hangman骨折三种模型,对三种骨折模型进行边界约束后分别施加前屈、后伸、侧屈、旋转四种生理载荷,比较三种骨折模型在不同工况下的ROM及骨折端位移,分析枢椎体横行骨折合并Hangman骨折这种损伤所致的C0～3节段生物力学稳定性；(4)根据已验证不稳的枢椎体横行骨折合并Hangman骨折模型(FE/Fracture)分别建立三种不同C2-3前路内固定模型：前路C2-3椎间盘切除Cage植骨融合+长钢板螺钉内固定模型(FE/Cage+ACFLP);前路齿突螺钉+C2-3椎间盘切除Cage植骨融合+短钢板螺钉内固定模型(FE/AOSF+Cage+ACFSP)；前路齿突螺钉+C2-3椎间盘切除Cage植骨融合+长钢板螺钉内固定模型(FE/AOSF+Cage+ACFLP),对三种内固定模型进行边界约束后分别施加前屈、后伸、侧屈、旋转六种生理载荷,比较三种内固定模型在不同工况下的应力、ROM、骨折端位移变化,分析三种前路保留寰枢椎的内固定方式在固定枢椎横行骨折合并Hangman骨折的生物力学稳定性。结果：(1)建立了具有详细解剖结构的上颈椎三维非线性六面体有限元模型,整个模型共30550个节点和41909个单元,模型运动范围及应力分布与文献数据相符合；(2)枢椎体横行骨折合并Hangman骨折模型ROM及骨折断端节点位移较单纯Hangman骨折或枢椎体横行骨折明显增大,ROM增大主要表现在C2-3节段,其较单纯Hangman骨折在前屈、后伸、侧屈、旋转方向分别增大69.1%、45.2%、42.3%、47.0%,较单纯枢椎体横行骨折分别增大82.4%、56.4%、63.1%、59.0%,较正常模型分别增加244.7%、203.3%、188.9%、200%,而三种骨折模型在各方向活动时C0～1及C,～2节段ROM与正常模型相比,差别无统计学意义；(3)在这三种前路内固定方式中,FE/AOSF+Cage+ACFLP在固定枢椎体横行骨折合并Hangman骨折稳定性最强,其在前屈、后伸、侧屈、旋转方向上的ROM是FE/Intact的60.5%、70%、66.7%、62.5%,骨折端位移最小；FE/AOSF+Cage+ACFSP稳定性较差,其在各方向的ROM分别是FE/Intact的118.4%、123.3%、148.1%、175%,特别是在侧屈和旋转方向上提供的稳定性最差,且骨折端的位移最大；FE/Cage+ACFLP在各方向上均表现出一定的不稳,ROM为FE/Intact的123.7%、143.3%、122.2%、137.5%,特别是在前屈及后伸方向上ROM及骨折端位移三者中最大。结论：(1)建立的上颈椎模型具有较高的仿真性,可应用于临床相关生物力学研究。(2)枢椎椎体横行骨折合并Hangman骨折具有较高的生物力学不稳定性,不稳主要表现在C2-3及骨折端,采用保守治疗风险较高,应及早采取外科手术干预同时尽量保留上颈椎功能以重建上颈椎的稳定。(3)FE/AOSF+Cage+ACFLP在固定枢椎体横行骨折合并Hangman骨折能提供较强的生物力学稳定性,能达到固定融合C2～。节段和骨折断端以重建上部颈椎稳定性目的,对临床内固定方式选择及设计具有一定参考意义。